屈服应力拉伸强度
拉伸强度和拉伸屈服应力
拉伸强度和拉伸屈服应力
拉伸强度和拉伸屈服应力两者的主要区别在于拉伸强度是材料在完全拉断之前所能承受的最大应力,而屈服强度是在材料开始发生塑性变形时的应力值。
材料的拉伸强度指在受到拉伸作用时,材料最大能承受的应力值;材料的屈服强度指在拉伸过程中,材料开始发生塑性变形的应力值。
拉伸强度：拉伸强度是指材料在拉伸应力下产生最大均匀塑性变形的应力值。
屈服强度：当材料所受应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。
当应力达到一个值后，塑性应变急剧增加，曲线出现一个波动的小平台，这种现象称为屈服。
这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。
由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度。
抗拉强度和屈服强度关系
抗拉强度和屈服强度关系抗拉强度与屈服强度是材料力学中两个非常重要的概念。
它们描述了材料在不同应力条件下的表现，对于工程师和材料科学家来说，了解这两者之间的关系至关重要。
抗拉强度，也被称为极限强度或强度极限，是指材料在拉伸过程中所能承受的最大应力，而不发生断裂。
这是一个关键的指标，因为它直接关系到材料在使用过程中的安全性和可靠性。
当材料受到的应力超过其抗拉强度时，材料将发生断裂，从而失去其承载能力。
而屈服强度，也称为流动强度或屈服点，是材料在受到拉伸应力时开始发生塑性变形的应力值。
这意味着，当材料受到的应力达到屈服强度时，它开始永久性地变形，而不仅仅是弹性变形。
屈服强度是材料从弹性状态过渡到塑性状态的分界点。
抗拉强度与屈服强度之间存在一种密切的关系，但又有明显的区别。
抗拉强度是材料能够承受的最大应力，而屈服强度是材料开始发生塑性变形的应力。
通常，抗拉强度会高于屈服强度，因为在材料达到其最大承载能力之前，它通常会先经历屈服阶段。
这种关系在实际应用中具有重要意义。
例如，在结构设计中，工程师需要确保所选材料能够承受预期的最大载荷，同时也要考虑到材料在受到应力时的变形行为。
通过了解材料的抗拉强度和屈服强度，工程师可以更加准确地预测材料在不同应力条件下的表现，从而确保结构的安全性和稳定性。
此外，抗拉强度和屈服强度还受到材料类型、热处理、加工工艺等多种因素的影响。
不同的材料可能具有不同的抗拉强度和屈服强度，而同一材料在不同的处理条件下也可能表现出不同的力学性能。
因此，在选择材料和制定加工工艺时，需要充分考虑这些因素对材料性能的影响。
综上所述，抗拉强度和屈服强度是材料力学中两个重要的性能指标。
它们描述了材料在不同应力条件下的表现，对于预测材料的行为和确保结构的安全性至关重要。
通过深入了解这两者之间的关系以及影响因素，我们可以更好地选择和应用材料，为工程实践提供有力的支持。
屈服强度和拉伸强度
屈服强度和拉伸强度
抗拉强度：当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直至应力达最大值。
此后，钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大的塑性变形，此处试件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。
钢材受拉断裂前的最大应力值（b点对应值）称为强度极限或抗拉强度。
屈服强度: 当应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。
当应力达到B点后，塑性应变急剧增加，曲线出现一个波动的小平台，这种现象称为屈服。
这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。
由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度。
有些钢材(如高碳钢)无明显的屈服现象，通常以发生微量的塑性变形(0.2％)时的应力作为该钢材的屈服强度，称为条件屈服强度。
首先解释一下材料受力变形。
材料的变形分为弹性变形（外力撤销可以恢复原来形状）和塑性变形（外力撤销不能恢复原来形状，形状发生变化）
屈服强度：当材料所受应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。
当应力达到一个值后，塑性应变急剧增加，曲线出现一个波动的小平台，这种现象称为屈服。
这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。
由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度。
拉伸强度：拉伸强度是指材料在拉伸应力下产生最大均匀塑性变形的应力值。
各种许用应力与抗拉强度、屈服强度的关系
各种许用应力与抗拉强度、屈服强度的关系我们在设计的时候常取许用剪切应力，在不同的情况下安全系数不同，许用剪切应力就不一样。
校核各种许用应力常常与许用拉应力有联系，而许用材料的屈服强度（刚度）与各种应力关系如下：<一> 许用（拉伸）应力钢材的许用拉应力[δ]与抗拉强度极限、屈服强度极限的关系：1.对于塑性材料[δ]=δs /n2.对于脆性材料[δ]= δb /nδb ---抗拉强度极限δs ---屈服强度极限n---安全系数注：脆性材料：如淬硬的工具钢、陶瓷等。
塑性材料：如低碳钢、非淬硬中炭钢、退火球墨铸铁、铜和铝等。
<二> 剪切许用剪应力与许用拉应力的关系：1.对于塑性材料[τ]=0.6-0.8[δ]2.对于脆性材料[τ]=0.8-1.0[δ]<三> 挤压许用挤压应力与许用拉应力的关系1.对于塑性材料[δj]=1.5-2.5[δ]2.对于脆性材料[δj]=0.9-1.5[δ]注：[δj]=1.7-2[δ]（部分教科书常用）<四> 扭转许用扭转应力与许用拉应力的关系：1.对于塑性材料[δn]=0.5-0.6[δ]2.对于脆性材料[δn]=0.8-1.0[δ]轴的扭转变形用每米长的扭转角来衡量。
对于一般传动可取[φ]=0.5°--1°/m；对于精密件，可取[φ]=0.25°-0.5°/m；对于要求不严格的轴，可取[φ]大于1°/m计算。
<五> 弯曲许用弯曲应力与许用拉应力的关系：1.对于薄壁型钢一般采取用轴向拉伸应力的许用值2.对于实心型钢可以略高一点，具体数值可参见有关规范。
各种许用应力与抗拉强度、屈服强度的关系
各种许用应力与抗拉强度、屈服强度的关系我们在设计的时候常取许用剪切应力，在不同的情况下安全系数不同，许用剪切应力就不一样。
校核各种许用应力常常与许用拉应力有联系，而许用材料的屈服强度（刚度）与各种应力关系如下：<一> 许用（拉伸）应力钢材的许用拉应力[δ]与抗拉强度极限、屈服强度极限的关系：1.对于塑性材料[δ]= δs /n2.对于脆性材料[δ]= δb /nδb ---抗拉强度极限δs ---屈服强度极限n---安全系数轧、锻件n=1.2-2.2 起重机械n=1.7人力钢丝绳n=4.5 土建工程n=1.5载人用的钢丝n=9 螺纹连接n=1.2-1.7 铸件n=1.6-2.5 一般钢材n=1.6-2.5注：脆性材料：如淬硬的工具钢、陶瓷等。
塑性材料：如低碳钢、非淬硬中炭钢、退火球墨铸铁、铜和铝等。
<二> 剪切许用剪应力与许用拉应力的关系：1.对于塑性材料[τ]=0.6-0.8[δ]2.对于脆性材料[τ]=0.8-1.0[δ]<三> 挤压许用挤压应力与许用拉应力的关系1.对于塑性材料[δj]=1.5-2.5[δ]2.对于脆性材料[δj]=0.9-1.5[δ]注：[δj]=1.7-2[δ]（部分教科书常用）<四> 扭转许用扭转应力与许用拉应力的关系：1.对于塑性材料[δn]=0.5-0.6[δ]2.对于脆性材料[δn]=0.8-1.0[δ]轴的扭转变形用每米长的扭转角来衡量。
对于一般传动可取[φ]=0.5°--1°/m；对于精密件，可取[φ]=0.25°-0.5°/m；对于要求不严格的轴，可取[φ]大于1°/m计算。
<五> 弯曲许用弯曲应力与许用拉应力的关系：1.对于薄壁型钢一般采取用轴向拉伸应力的许用值2.对于实心型钢可以略高一点，具体数值可参见有关规范。
抗压屈服强度和抗拉屈服强度
抗压屈服强度和抗拉屈服强度是材料力学性能指标中的重要参数，它们分别代表了材料在受力作用下的抗压和抗拉性能。
在工程设计和材料选择中，对于材料的抗压屈服强度和抗拉屈服强度有着重要的意义。
1. 定义抗压屈服强度是指材料在受到压缩力作用下，到达屈服点时所承受的最大应力。
抗拉屈服强度则是指材料在受到拉伸力作用下，到达屈服点时所承受的最大应力。
通常用符号σcu表示抗压屈服强度，用符号σtu表示抗拉屈服强度。
2. 测试方法在材料力学性能测试中，通常使用万能试验机或压力试验机等设备，对材料进行压缩或拉伸测试，以获得材料的抗压屈服强度和抗拉屈服强度。
通过施加不断增大的压力或拉力，观察材料的应力-应变曲线，可以确定材料的屈服点，从而得到抗压屈服强度和抗拉屈服强度的数值。
3. 影响因素材料的抗压屈服强度和抗拉屈服强度受到多种因素的影响，包括材料的成分、结构、加工工艺等。
常见的影响因素包括晶粒大小、晶界结构、内部缺陷等。
一般来说，材料的抗拉屈服强度要高于抗压屈服强度。
4. 工程应用在工程设计中，抗压屈服强度和抗拉屈服强度是材料选择的重要参考指标。
不同的工程应用需要不同的材料性能，因此需要根据设计要求和使用环境来选择具有合适抗压屈服强度和抗拉屈服强度的材料。
比如在建筑工程中，需要选用具有较高抗压屈服强度的材料，而在航空航天工程中则需要选用具有较高抗拉屈服强度的材料。
5. 提高方法提高材料的抗压屈服强度和抗拉屈服强度是材料科学研究的重要课题之一。
通过优化材料成分、制备工艺和热处理等方式，可以提高材料的强度性能。
也可以通过表面处理、添加增强材料等方法来提高材料的强度。
抗压屈服强度和抗拉屈服强度是材料力学性能中的重要参数，对于材料的选择、设计和应用都具有重要意义。
通过对材料的抗压屈服强度和抗拉屈服强度进行认真研究和测试，可以为工程领域提供更可靠的材料选择和设计依据，促进材料科学技术的发展和进步。
6. 材料强度和韧性的关系除了抗压屈服强度和抗拉屈服强度外，材料的韧性也是一个重要的力学性能指标。
屈服强度和屈服应力
屈服强度和屈服应力屈服强度和屈服应力是材料力学中两个重要的概念，它们是衡量材料抗拉能力的重要指标。
屈服强度是材料在拉伸过程中所能承受的最大应力，而屈服应力则是在材料拉伸过程中发生塑性变形时，材料开始出现屈服现象的应力值。
屈服强度是指材料在受拉或受压时，达到屈服点时所能承受的最大应力。
材料在受拉或受压时，会出现弹性变形和塑性变形，当材料受力达到一定程度时，弹性变形已经达到极限，开始出现塑性变形。
此时材料开始出现屈服现象，屈服点就是材料在拉伸过程中的临界点。
此时，材料的强度开始下降，直到达到最大应力时，材料发生断裂。
屈服应力是指材料在拉伸过程中，发生塑性变形时所能承受的应力值。
当材料受力达到一定程度时，开始出现塑性变形，此时材料的应力值也开始下降，直到达到屈服应力时，材料的应力值稳定在一个固定的数值，称为屈服点。
在屈服点之前，材料的应力值随着拉伸程度的增加而增加，当材料达到屈服点时，应力值不再随拉伸程度的增加而增加。
屈服强度和屈服应力是材料力学中两个非常重要的指标，它们可以衡量材料抗拉能力的强度和稳定性。
通常情况下，屈服强度和屈服应力的数值是相近的，但有时候也会出现数值差异较大的情况，这取决于材料的性质和制备工艺。
在材料工程中，屈服强度和屈服应力是非常重要的参数，它们可以用来评估材料的质量和可靠性。
对于一些对强度和稳定性要求较高的材料，如航空航天材料、核工程材料等，通常需要进行严格的屈服强度和屈服应力测试，以确保材料能够承受极端的工作环境和负载。
屈服强度和屈服应力是材料力学中非常重要的概念，它们是衡量材料抗拉能力的重要指标。
在材料制备和工程设计中，需要对材料的屈服强度和屈服应力进行充分的评估和测试，以确保材料的质量和可靠性。
各种许用应力与抗拉强度、屈服强度的关系
各种许用应力与抗拉强度、屈服强度的关系我们在设计的时候常取许用剪切应力，在不同的情况下安全系数不同，许用剪切应力就不一样。
校核各种许用应力常常与许用拉应力有联系，而许用材料的屈服强度（刚度）与各种应力关系如下：<一> 许用（拉伸）应力钢材的许用拉应力[δ]与抗拉强度极限、屈服强度极限的关系：1.对于塑性材料[δ]=δs /n2.对于脆性材料[δ]= δb /nδb ---抗拉强度极限δs ---屈服强度极限n---安全系数注：脆性材料：如淬硬的工具钢、陶瓷等。
塑性材料：如低碳钢、非淬硬中炭钢、退火球墨铸铁、铜和铝等。
<二> 剪切许用剪应力与许用拉应力的关系：1.对于塑性材料[τ]=0.6-0.8[δ]2.对于脆性材料[τ]=0.8-1.0[δ]<三> 挤压许用挤压应力与许用拉应力的关系1.对于塑性材料[δj]=1.5-2.5[δ]2.对于脆性材料[δj]=0.9-1.5[δ]注：[δj]=1.7-2[δ]（部分教科书常用）<四> 扭转许用扭转应力与许用拉应力的关系：1.对于塑性材料[δn]=0.5-0.6[δ]2.对于脆性材料[δn]=0.8-1.0[δ]轴的扭转变形用每米长的扭转角来衡量。
对于一般传动可取[φ]=0.5°--1°/m；对于精密件，可取[φ]=0.25°-0.5°/m；对于要求不严格的轴，可取[φ]大于1°/m计算。
<五> 弯曲许用弯曲应力与许用拉应力的关系：1.对于薄壁型钢一般采取用轴向拉伸应力的许用值2.对于实心型钢可以略高一点，具体数值可参见有关规范。
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链段沿外力方向取向 加热至Tg以上可恢复
III Viscous flow
粘流形变
整链相互滑移或断链 不可回复
B
Y
I
II
III
0
y
b
Types of stress-strain curve 应力-应变曲线的类型
序号 类型
1
2
硬而脆 硬而强
3 强而韧
4 软而韧
5 软而弱
曲线
模量
高
在屈服点，韧性高分子试样上常出现与拉伸 方向约成45角倾斜的剪切滑移变形带(Shear band)，且逐渐生成对称的细颈
Aα
A0
cos
F F sin
F F cos
法向 应力
F A
F A0
cos2
0
cos2
F A
切向 应力
F
A
F A0
sin
y
Y
b
B
B: break point 断裂点
b: break strength 断裂强度 b: elongation at break 断裂伸长率
Tensile strength 拉伸强度
t y , b
Young's modulus 杨氏模量
Y’
0
y
b
E tan
d 0 d
屈服点定义
' 1
1
1
2
1
d d
'
'
0
y
1 0
d ' ' d 1
在真应力-应变图上，从横坐标点 = 1向曲线作切线，其切点为屈 服点，对应的真应力是屈服真应力
适用条件？？？？
Three types of true stress-strain curve 三种真应力-应变曲线
化学结构
化学组成 分子量及其分布 支化、交联
物理结构
结晶及取向 晶区大小与形状 形态
试验条件—温度、速率等
9.2 Yielding and cold drawing of Polymer
聚合物的屈服与冷拉
高分子应力应变行为的一般特点
线弹性阶段 屈服阶段，伴随一个应力下降过
程(软化softening) 颈缩形成及其扩展(成颈necking) 应力增大(硬化hardening) 断裂
从横坐标点可向曲线上作二条切线 在A处达极大值，成颈，进一步拉伸时工程应力沿曲线下降至B点，之后 工程应力稳定在B点，试样被拉，细颈稳定扩展，直至试样全部变成细颈， 最后，进一步拉伸则继续发展直至断裂
Factors influencing stress-strain curves of polymers 高分子应力~应变曲线的影响因素
高
高
拉伸强度
中
高
高
断裂伸长率 小
中
例
PS
PMMA 酚醛树脂
硬PVC AS
PC ABS HDPE
软~硬：模量 强~弱：拉伸强度
低
低
中
低
很大
中
大
小
硫化橡胶 未硫化橡胶
软PVC
齐聚物
韧~脆：断裂能
Considère drawing Considère作图法
How to find yield point in true stress-strain curve?
Mechanical Properties
Tensile 拉伸 拉伸强度，拉伸(杨氏)模量，断裂伸长率， 屈服强度，100％定伸应力…
Compress 压缩 压缩强度，体积模量…
Impact 冲击 悬臂梁，简支梁，落锤，缺口，无缺口…
Banding 弯曲 弯曲强度，弯曲模量
Shear 剪切 剪切强度，剪切模量
'
d ' ' d
' d
d 1
' d
d 1
AB
0
1 0
1 0
从横坐标点不能向曲线上作切线 高分子拉伸时，随负荷增大而均匀伸长，不能成颈 (橡胶)
从横坐标点可向曲线上作一条切线，切点即为屈服点 高分子拉伸时，随负荷增大而均匀伸长，到切点时成颈，随后细颈逐渐 变细，负荷下降直至断裂
…
9.1 Stress-Strain Behavior of Polymers
高分子的应力-应变行为
Term definition 基本术语定义
Tensile stress F
拉伸应力
A0
F
A0
A
Tensile strain l l0 l
拉伸应变
l0
l0
l0 l
True stress
切向应力与材料的抗剪切能力相关，极限值取决于分子间内聚力
材料在切向应力作用下的屈服，往往发生分子链的相对滑移
垂直应力下的 分子链断裂
剪切应力下的 分子链滑移
Principle of yielding 屈服原理
Fracture energy 断裂能: OYB面积
屈服点Y前断裂——脆性断裂 屈服点Y后断裂——韧性断裂
Molecular motion during tensile test 拉伸过程中高分子链的运动
I Elastic deformation
普弹形变
键长键角运动，可回复
II Forced rubber-like deformation
真应力
y
0
' F
A
l
无体积变化
且均匀变形
F
A A0l0 A0 l 1
'
F A
A0
F
/ 1
1
适用条件？？？？
Typical stress-strain curve
Y: yield point 屈服点
y: yield strength 屈服强度 y: elongation at yield 屈服伸长率
冷拉前，高分子发生明显的屈服，试样测试区出现一处、或几处 “颈缩”
随冷拉的进行，细颈部分不断发展，形变量不断增大，而应力几乎保持不 变，直到整个试样测试区全部变细
继续拉伸，应力上升(应变硬化)，直至断裂
Principle of yielding 屈服原理
高分子为什么会屈服？屈服后为什么会产生细颈？ 细颈为什么会扩展？
cos
1 2
0
sin 2
A
F
F
F
A0
Analysis of the stress during tensile test
Principle of yielding 屈服原理
法向应力与抗拉能力相关，而抗拉极限取决于分子主链的强度(键能)
材料在法向应力作用下的破坏，往往伴随主链的断裂